木器涂料环保性能改进研究

随着人们越来越注重居家生活的美观和舒适度, 家庭装潢行业获得了巨大的发展机遇, 但在同时因大量使用涂料、人造板材等装修材料带来的环境污染也给人们的生活带来了新的问题。比如溶剂型木器涂料是木家具装修施工过程中常用的涂料, 这类涂料溶剂中含苯、甲苯、二甲苯、乙苯等挥发性有机物VOC, 根据涂料行业‘十二五’规划要求, 加速淘汰苯类等污染溶剂, 研发和应用环保涂料的已成必然趋势[1]。为了降低家装木器涂料对家居环境的危害程度, 我们可以通过对涂料进行一些环保改进研究, 以下是笔者对目前国内流行的一些方法进行的研究探讨。

一、选择替代溶剂降低涂料的毒性

溶剂型木器涂料是由石油溶剂、甲苯、二甲苯、醋酸丁脂、环已酮等作为溶剂, 大部分溶剂是有机物。例如二甲苯由于具有溶解力强、挥发速度适中等特点, 是目前涂料行业常用的溶剂, 但其有毒有害, 杨祥志[2]等选用无苯醇酸树脂和含有80%固含量的合成脂肪酸树脂为主成分, 以丙二醇甲醚醋酸、碳酸二甲酯、混二价酸酯酯作为替代溶剂配制的涂料, 通过实验发现成品挥发性有机物含量从68%降低到43%[3]。验证了替代溶剂可有效降低涂料毒性的可行性。

二、使用添加剂降低涂料的气味刺激性

气味上的刺激性是溶剂型木器涂料的主要特点, 所以要想改进溶剂型涂料的环保性能, 首先就需要最大限度的降低涂料的气味刺激性。目前为了降低溶剂型涂料的气味, 普遍使用的材料就是香精、遮味剂。

1. 香精的使用

香精也是一种有机的化合物, 是人工合成的一种芳香油, 具有浓缩的特点。香精之所以能够降低涂料的刺激性气味, 就是利用它本身的水果香或者是天然香料的味道来掩盖原来的气味的, 而不能从根本上去降低涂料的气味。根据李幕英、程璐等人的研究成果, 香精多用于私人家装领域内, 且用量应该根据香精的挥发程度控制在25%-35%之间[4]。

2. 遮味剂的使用

使用遮味剂来降低涂料气味的刺激性的原理非常简单, 就是将遮味剂和溶剂型的涂料进行综合, 从而产生一种新的味道。这种新的味道比较温和, 不会产生强烈的刺激性。

三、使用吸附剂提高涂料的环保性能

1. 使用硅藻土作为甲醛吸收剂

硅藻土对甲醛的吸附能力很强, 这是因为它本身的结构的透气性很好, 而且密度不高, 所以使得它能对甲醛进行高效的物理吸收。在材料中添加的硅藻土的含量越多, 那么它吸附的甲醛含量就越多。当硅藻土的添加量达到12%的时候, 它吸附甲醛的效果也达到了最大[5]。但是使用硅藻土有一个非常大的缺点, 就是它的吸油能力也很强, 所以会对溶剂型涂料的光泽度造成很大的影响。另外, 硅藻土还具有很强的吸水能力, 不利于木器涂料的稳定性。

2. 使用竹炭作为甲醛的吸附剂

竹炭是一种新型的环保材料, 具有很好的结构特性, 而且它的吸附能力比活性炭还要高出几倍, 尤其是小直径分子的吸收, 效果特别明显。但却不能进行无限吸收, 因为受到吸附饱和度的限制, 时间越长, 其吸附能力就会越弱。为了能够延长其吸附的作用时间, 我们根据R.M.Torielli等人[6]的研究成果对竹炭因子进行了相应的改造。改造的方法主要有两种, 一种是利用纳米技术, 通过造孔的方式来扩大竹炭的表面积, 提升竹炭因子的活性, 以此来提升它的吸附能力。还有一种就是在竹炭的表面和内部结构的孔中涂抹一层非常均匀的光触媒, 然后利用阳光或者是紫外线的作用促使其发生的光化学反应, 对孔内的甲醛、甲苯等有害物质进行分解, 这样就能将竹炭的吸附空间进行释放, 从而竹炭吸附的时间。在XIAO Yangao等人[7,8]的研究中, 之所以光触媒可以加强竹炭的吸附作用, 是由它本身的性质所决定的。因为光触媒是一种纳米级的金属氧化物, 经过光线的照射, 就会产生一种和光合作用非常相似的光催化反应。这种反应会生成一种自由氢氧基和活性氧, 具有非常强的氧化性能, 可以将各种有机化合物进行分解, 并能将细菌的细胞膜和蛋白质的固话病毒进行破坏。经过这一过程, 有机的污染物就会转化为没有污染的水和二氧化碳, 所以能够起到净化空气的作用。

另外, 竹炭除了能对甲醛进行吸收之外, 对苯也具有一定的吸收作用, 但由于苯的结构相对比较稳定, 所以吸附的效果没有甲醛的吸附那么明显。除了上述的两种甲醛吸附剂的材料之外, 还有负离子和纳米银也都可以作为吸附材料, 在这里就不一一进行说明了。

四、环保涂料发展趋势

目前涂料行业正朝着水性化、粉末化、高固体化和辐射固化等环境低污染的趋势发展, 根据行业相关文献报道显示, 上述新型环保涂料尤其是水性涂料和UV固化涂料, 在国外已经大量投入生产使用。甚至已经出现”环境贡献“型涂料和各种特殊功能型涂料, 如光催化型杀菌去污染涂料, 负离子涂料等[9,10].因此笔者推断研究并推广绿色环保节能、简化生产加工工艺同时兼顾成膜性能的功能性涂料技术是今后环保涂料行业的发展方向。

摘要：溶剂以及添加剂中含有的VOC、TDI, 以及填料中的重金属是造成溶剂型木器漆影响人体健康的主要原因, 本文通过选用环保型溶剂或是改用一些特定的添加剂来降低溶剂型木器漆涂料中的有毒有害物, 改善其环保性能。

关键词：替代溶剂,添加剂或消除剂:环保性能

参考文献

[1] 中国涂料工业协会秘书处, 中国涂料行业十二五规划_之三_环保发展规划[J].中国涂料, 2011, 26 (05) :1-5.

[2] 杨祥志, 温火生.竹炭净味溶剂型环保木器漆的研究[J].上海涂料, 2010, 08:9-13.

[3] 肖军.绿色环保的木器涂料挑战未来[J].中国生漆, 2012, 04:17-22.

[4] 李幕英, 程璐, 刘艳菲, 等.水性木器涂料的发展现状及应用[J].上海涂料, 2013, 03:28-30.

[5] 沈国栋, 刘志华, 段合龙.有机硅流平剂在溶剂型木器涂料中的应用[J].上海涂料, 2010, 11:32-35.

[6] R.M.Torielli, R.A.Abrahams, R.W.Smillie, R.C.Voigt.Usinglean methodologies for economically and environmentally sustainablefoundries[J].China Foundry, 2011, 01:74-88.

[7] Abstracts of Research Papers Written in Chinese[J].ChineseForestry Science and Technology, 2011, 04:41-89.